【技術實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術屬于催化劑制備，具體涉及一種ru基催化劑及其制備方法和應用。
技術介紹
1、聚對苯二甲酸乙二醇酯(pet)是一種線性熱塑性聚合物，由對苯二甲酸和乙二醇單體的重復單元組成，具有廣泛的用途。大量生產的塑料在長時間陽光照射下會降低材料的強度，導致塑料碎裂成已知尺寸達到毫米或微米的顆粒，這些微塑料不僅對海洋和淡水環(huán)境造成生態(tài)影響，而且通過口腔吸入、攝入或皮膚吸收納米塑料制品對人類健康產生重要影響。鑒于此，人們越來越關注開發(fā)回收pet塑料的策略，例如機械擠出、酶分解和熱化學處理，但這些方案通常只能夠以單體(對苯二甲酸或對苯二甲酸酯)的形式回收pet，并且這些單體的熔點較高導致純化過程變得困難。
2、作為化學或機械回收的補充方法，多相催化pet升級再造為輕芳烴類產物的方法具有原子經濟性高、廢物產生量少等優(yōu)勢，但是該方法通常需要通過級聯(lián)水解或甲醇分解和氫解兩步轉化工藝，且受pet水解或醇解的動力學限制，將其全面氫解為輕芳烴仍需要較長的反應時間，若提高溶劑解聚速率的酸/堿活性位點與pet單體氫解所需的金屬位點的結合將使催化劑制備復雜化。此外，在pet的氫解中，通常使用0價態(tài)的金屬納米顆粒作為催化劑的活性組分，然而該活性位點很難發(fā)生電子極化效應，從而導致催化劑對底物的吸附能力較弱。
技術實現(xiàn)思路
1、本專利技術要解決的技術問題是：提供一種ru基催化劑及其制備方法和應用，以解決現(xiàn)有催化劑需要對pet進行預解聚和催化效果不佳的技術問題。
2、為達到上述目的，本專利技術采
3、s1、將鈷鹽置于350-450℃下煅燒2-4h，得到鈷氧化物載體；鈷鹽受熱分解會形成鈷氧化物，在空氣中煅燒后，會分解釋放水和二氧化碳，生成低價態(tài)的鈷氧化物，再與空氣中的氧氣結合，發(fā)生相變最終形成四氧化三鈷；
4、s2、將鈷氧化物載體分散于水中，隨后加入釕鹽溶液反應8-12h，然后真空干燥，得到干燥物(ru1/co3o4)；鈷氧化物載體和釕鹽溶液的比例關系為180-220mg：3-5ml；由于金屬氧化物(鈷氧化物)中氧原子具有電負性，這會使得它可以吸附一定量的ru3+或ru2+離子，形成較為穩(wěn)定的配位結構，干燥后即可得ru1/co3o4；
5、s3、將干燥物置于還原性氣氛中、于50-200℃下還原1.5-2.5h，得到富含氧空位的ru1/co3o4-ov催化劑，其中ov表示氧空位；受co3o4低溫還原性的影響，在還原性氣氛中，ru1/co3o4中的氧會與氫氣結合生成水，當一定量的氧與氫氣結合時四氧化三鈷會逐漸轉化為一氧化鈷直到被還原為單質鈷。本專利技術通過控制還原溫度，在沒有發(fā)生四氧化三鈷向氧化鈷晶型轉變時還原掉部分氧，形成了含有豐富氧空位的ru1/co3o4-ov催化劑。
6、在上述技術方案的基礎上，本專利技術還可以做如下改進：
7、進一步，鈷鹽為乙酸鈷、碳酸鈷或硝酸鈷。
8、進一步，鈷氧化物載體為四氧化三鈷(co3o4-ov)和/或一氧化鈷(coo-ov)。
9、進一步，釕鹽溶液為濃度為0.5-1.5mg/ml的二氯化釕或三氯化釕溶液。
10、進一步，真空干燥的溫度為50-70℃，時間為10-14h。
11、進一步，還原性氣氛所用氣體為氫氣。
12、本專利技術還公開了采用上述制備方法制得的ru1/co3o4-ov催化劑。
13、進一步，ru1/co3o4-ov催化劑中ru的負載量為0.2-3wt％。
14、本專利技術還公開了ru1/co3o4-ov催化劑在降解回收聚對苯二甲酸乙二醇酯中的應用。
15、進一步，應用包括以下步驟：將ru1/co3o4-ov催化劑和聚對苯二甲酸乙二醇酯(pet)以4-6：11-13的質量比分散于有機溶劑中，隨后在還原性氣氛、0.1-6mpa下加熱至100-400℃，并攪拌反應20-300min，得到輕芳烴產物。
16、pet的氫解主要過程中率先發(fā)生了pet中c-o鍵的斷裂，直至生成對苯二甲醛和乙二醇，隨后乙二醇發(fā)生加氫裂化反應生成甲烷和水，而對苯二甲醛會發(fā)生加氫脫氧反應生成對二甲苯；然而整個反應的過程中pet氫解生成的寡聚體可能會發(fā)生脫羧反應生成少量的甲苯和苯。單原子ru會強吸附pet中的氧原子進而活化c-o鍵，隨后催化劑上ru旁邊的氧原子會吸附h原子，使其攻擊c-o鍵上的c原子，從而導致c-o鍵斷裂。
17、進一步，有機溶劑為芳烴或直鏈烷烴。
18、進一步，ru1/co3o4-ov催化劑中ru原子與聚對苯二甲酸乙二醇酯的質量比為1-20：1000。
19、進一步，輕芳烴產物為苯、甲苯和二甲苯的混合物。
20、本專利技術的有益效果為：
21、1.本專利技術制備的催化劑含有ru-o-co活性位點，且在大量氧空位存在的條件下產生了電子極化效應，從而引起了原子級ru的電子向氧原子轉移，進而增大底物吸附能，能在較低活性金屬ru含量可完成pet的氫解。
22、2.本專利技術利用原子級ru基催化劑對pet進行直接氫解成相應的單體，避免了甲醇或水作為溶劑時對pet預解聚的步驟，簡化了工藝流程，縮短反應時間。
23、3.本專利技術制備的催化劑可以主要完成pet指定的c-o鍵斷裂，可以實現(xiàn)輕芳烴類化合物的高收率生產。
24、4.本專利技術制備的ru基催化劑為非均相催化劑且具有磁性，回收過程簡便，可循環(huán)8次以上，顯著降低了催化劑的使用成本，制作工藝簡便、實用性強、易于工業(yè)化推廣。
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1.一種Ru基催化劑的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據(jù)權利要求1所述的Ru基催化劑的制備方法，其特征在于，所述鈷鹽為乙酸鈷、碳酸鈷或硝酸鈷。
3.根據(jù)權利要求1所述的Ru基催化劑的制備方法，其特征在于，所述鈷氧化物載體為四氧化三鈷和/或一氧化鈷。
4.根據(jù)權利要求1所述的Ru基催化劑的制備方法，其特征在于，所述釕鹽溶液為濃度為0.5-1.5mg/mL的二氯化釕或三氯化釕溶液。
5.根據(jù)權利要求1所述的Ru基催化劑的制備方法，其特征在于，所述真空干燥的溫度為50-70℃，時間為10-14h。
6.根據(jù)權利要求1所述的Ru基催化劑的制備方法，其特征在于，所述還原性氣氛所用氣體為氫氣。
7.一種Ru1/Co3O4-Ov催化劑，其特征在于，所述Ru1/Co3O4-Ov催化劑采用權利要求1-6任一項所述的制備方法制得。
8.根據(jù)權利要求7所述的Ru1/Co3O4-Ov催化劑，其特征在于，所述Ru1/Co3O4-Ov催化劑中Ru的負載量為0.2-3wt％。
9.權利要求7或8所述的R
10.根據(jù)權利要求9所述的應用，其特征在于，包括以下步驟：將Ru1/Co3O4-Ov催化劑和聚對苯二甲酸乙二醇酯以4-6：11-13的質量比分散于有機溶劑中，隨后在還原性氣氛、0.1-6MPa下加熱至100-400℃，并攪拌反應20-300min，得到輕芳烴產物。
...【技術特征摘要】
1.一種ru基催化劑的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據(jù)權利要求1所述的ru基催化劑的制備方法，其特征在于，所述鈷鹽為乙酸鈷、碳酸鈷或硝酸鈷。
3.根據(jù)權利要求1所述的ru基催化劑的制備方法，其特征在于，所述鈷氧化物載體為四氧化三鈷和/或一氧化鈷。
4.根據(jù)權利要求1所述的ru基催化劑的制備方法，其特征在于，所述釕鹽溶液為濃度為0.5-1.5mg/ml的二氯化釕或三氯化釕溶液。
5.根據(jù)權利要求1所述的ru基催化劑的制備方法，其特征在于，所述真空干燥的溫度為50-70℃，時間為10-14h。
6.根據(jù)權利要求1所述的ru基催化劑的制備方法，其特征在于，所述還原性氣氛所用氣體為氫氣。
<...【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：王寶宇，顏曦明，周明，黃貴秋，羅祥生，晁會霞，
申請(專利權)人：北部灣大學，
類型：發(fā)明
國別省市：
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